構建“保護系統(tǒng)專網”采用PTN和SDN技術的適應性分析

1、構建構建“保護系統(tǒng)專網保護系統(tǒng)專網”采用采用PTN和和SDN技術的適應性分析技術的適應性分析主講人：陳咨彤主講人：陳咨彤第三組成員：陳咨彤、陳楠、李梅燕、張冬祺1. PTN在構建在構建“保護系統(tǒng)專網保護系統(tǒng)專網”中的應用中的應用1.1 需求分析需求分析1.2 “保護系統(tǒng)專網保護系統(tǒng)專網”體系框架體系框架1.3 技術指標分析技術指標分析2. SDN在構建在構建“保護系統(tǒng)專網保護系統(tǒng)專網”中的應用中的應用2.1 需求分析需求分析2.2 “保護系統(tǒng)專網保護系統(tǒng)專網”體系框架體系框架2.3 技術指標分析技術指標分析 1. PTN在構建在構建“保護系統(tǒng)專網保護系統(tǒng)專網”中中的應用的應用 1.1 需求分析

2、需求分析 1.2 “保護系統(tǒng)專網保護系統(tǒng)專網”體系框架體系框架 1.3 技術指標分析技術指標分析1.1 需求分析需求分析 電力通信網是確保電網生產、穩(wěn)定、經濟運行的重要手段，而承載著配電自動化、用電信息采集、負荷控制管理等多項業(yè)務的配用電通信網絡目前正處于建設階段。隨著電力生產信息化建設的推進和配電自動化水平的不斷提高，各種生產和管理信息逐漸多元化，并向著全IP的方向演進。配用電各種業(yè)務的信息分區(qū)、安全等級、實時性、可靠性要求各異，需要通信網提供可區(qū)分的服務保障，而常用的EPON、工業(yè)以太網交換機、SDH/MSTP技術等采用多套設備來實現承載業(yè)務的物理隔離，帶寬利用率低，擴容成本高。1.1 需

3、求分析需求分析 目前，有可能承載廣域控制保護業(yè)務的電力通信網絡有SDH 傳輸網、調度數據網和綜合數據網。SDH 傳輸網傳輸網110 kV 站點的帶寬一般為155 Mbps 622 Mbps，35 kV 站點帶寬一般為155 Mbps，存在擴容困難擴容困難和時間同步難時間同步難的問題。調度數據網調度數據網110 kV站點一般采用路由器2 Mbps 雙歸接入，存在帶寬小帶寬小和時延大時延大的問題。綜合數據網綜合數據網110 kV 站點一般采用千兆裸光纖以太網或者10 Mbps 的SDH 專線接入方式，根據電監(jiān)會34 號文，綜合數據網不能承不能承載生產控制類業(yè)務載生產控制類業(yè)務。因此，只有采用新的網

4、絡承載廣域保護控制系統(tǒng)。 PTN 作為一種新型網絡，綜合了傳統(tǒng)以太網和SDH 的優(yōu)點，一方面，PTN 是分組交換內核分組交換內核，能夠進行高效的數據包交換; 另一方面與SDH相似，PTN 具備完善的保護完善的保護和恢復能力恢復能力。因此在智能電網中引入了PTN技術。1.2 “保護系統(tǒng)專網保護系統(tǒng)專網”體系框架體系框架 PTN支持的最大速率網絡側接口只有10GE（萬兆以太網）接口，其優(yōu)勢在小顆粒業(yè)務的靈活接入靈活接入、匯聚收斂匯聚收斂和統(tǒng)計復用統(tǒng)計復用上，因此，工程上一般將PTN定位于匯聚層/接入層。根據網絡建設規(guī)模以及帶寬容量的規(guī)劃，在配用電網絡中將PTN定位在匯聚層，組網拓撲如下圖所示1.2

5、 “保護系統(tǒng)專網保護系統(tǒng)專網”體系框架體系框架 核心層節(jié)點可包括中心站中心站及220 kV變電站變電站，負責提供核心節(jié)點間的局間中繼，通過核心路由器將相關匯聚層節(jié)點直接相連匯聚層由匯聚節(jié)點匯聚節(jié)點及核心節(jié)點核心節(jié)點組成，匯聚節(jié)點包括110/220 kV變電站，負責一定區(qū)域內業(yè)務的匯聚和疏導。接入層由接入節(jié)點接入節(jié)點及匯聚節(jié)點匯聚節(jié)點組成，采用相切環(huán)結構，接入節(jié)點包括35/110kV變電站，負責 10 kV配電通信網的接入，采用以太網交換機連接各種配電終端設備，覆蓋各個開閉所、環(huán)網柜、配電所、柱上開關等。1.2 “保護系統(tǒng)專網保護系統(tǒng)專網”體系框架體系框架 PTN網絡建成后，營銷自動化、ERP系

6、統(tǒng)、視頻監(jiān)控、高清會議電視等IP類業(yè)務將首先利用此平臺傳輸。調度數據網將逐漸傳輸過渡至PTN傳輸。配網自動化、輸電線路在線監(jiān)測、用電信息互動化系統(tǒng)等業(yè)務也將因PTN傳送網而得以實現。1.3 技術指標分析技術指標分析 PTN能實現能實現對對電力通信網的多業(yè)務隔離電力通信網的多業(yè)務隔離 在電力通信網中采用PTN端到端的偽線仿真技術，可以承載對實時性要求較低的生產調度管理信息(MIS)、電能采集及故障監(jiān)測等業(yè)務，還可以承載對實時性要求較高的調度電話及行政電話業(yè)務、視頻會議業(yè)務;隨著PTN技術的進一步成熟，還可以直接承載對實時性要求最高的電網實時控制業(yè)務。 PTN對電力通信網的對電力通信網的QoS時延

7、保證時延保證 PTN繼承以太網IEEE802. 1p排隊特性對數據幀進行優(yōu)先級調度，遵循低優(yōu)先級不沖擊高優(yōu)先級，高優(yōu)先級不下溢到低優(yōu)先級的原則，使用DiffServ區(qū)分服務的端到端QoS機制，以此確定轉發(fā)數據的優(yōu)先性，使得配網中各節(jié)點可以對業(yè)務進行差異化處理，改善電力業(yè)務的數據流特性、提高網絡帶寬利用率，降低延遲 PTN對電力通信網的生存對電力通信網的生存性性 采用基于傳輸平面的保護倒換技術和基于控制面的恢復技術，大大的增強了通信網的生存性。 PTN對電力通信網的統(tǒng)計復對電力通信網的統(tǒng)計復用用 PTN繼承以太網交換機的統(tǒng)計復用功能，可以實現100K的帶寬顆粒，作為傳送網的PTN網絡支持高達10

8、G以上的容量。 PTN對電力通信網的時間同對電力通信網的時間同步步 PTN對傳輸的時延和丟包率改進不僅遵循G.8261要求，同時采IEEE1588協(xié)議，同步精度可以達到亞微秒級，具有嚴格的定時同步功能，能解決電力生產業(yè)務的測量和控制應用分布網絡定時。1.3 技術指標分析技術指標分析 2. SDN在構建在構建“保護系統(tǒng)專網保護系統(tǒng)專網”中中的應用的應用 2.1 需求分析需求分析 2.2 “保護系統(tǒng)專網保護系統(tǒng)專網”體系框架體系框架 2.3 技術指標分析技術指標分析2.1 需求分析需求分析 電力通信網作為智能電網的基礎支撐平臺，在保障電網安全運行、市場經營和公司現代化管理等方面發(fā)揮著重要作用。隨著

9、當前電力通信網絡的巨型化巨型化、異構化異構化和電電力業(yè)務的爆炸式增長力業(yè)務的爆炸式增長，傳統(tǒng)以SDH 技術為基礎的電力承載網已無法滿足其“動態(tài)資源分配、流量可觀可控”的需求。采取通信與信息網協(xié)同建設，進一步向更高層面的ICT 方向發(fā)展，將會使電力通信網絡取得系統(tǒng)層面的效果。 作為目前最熱門的網絡技術，SDN（軟件定義網絡）技術將網絡的控制層面控制層面與數據層面數據層面分離，實現了網絡虛擬網絡虛擬化化、集中控制集中控制、流量管控流量管控、QoS 保障保障和快速故障診斷快速故障診斷等功能。SDN 技術可以改變現有電力通信網絡的靜態(tài)配置、運行效果差等現狀，并與以服務器領域為代表的主站動態(tài)化趨勢相吻合

10、，促進電力通信網向ICT方向的演進，成為構建電力通信網絡的最佳選擇之一。2.2 “保護系統(tǒng)專網保護系統(tǒng)專網”體系框架體系框架 當前電力通信網僅從傳輸信道進行優(yōu)化，并沒有滿足電力生產流程對通信網絡的可觀察、可控制的要求，電力各個業(yè)務部門只有在獲得對通信網絡的控制能力前提下，才能將其業(yè)務與通信緊密融合。 基于OpenFlow 的電力通信網絡平臺框架圖如下圖所示2.2 “保護系統(tǒng)專網保護系統(tǒng)專網”體系框架體系框架在通信網絡平臺化條件下，電力通信網成“虛擬豎虛擬豎井井”結構，各部門擁有自己的虛擬網絡，并根據自己的業(yè)務特性配置虛擬網絡。電力部門中心站的虛擬網虛擬網平臺控制器平臺控制器協(xié)調通信資源的分配，

11、并劃分虛擬網絡；而各業(yè)務部門的控制服務控制服務器器則根據各自的生產流程來配置、監(jiān)控其通信網絡，控制器與電力業(yè)務流程相結合的模型設計及其優(yōu)化算法成為技術關鍵?？刂破魇翘嵘ㄐ啪W絡性能、資源共享能力的技術關鍵，更重要的是其提供了將通信網絡融入電力業(yè)務流程的途徑。2.2 “保護系統(tǒng)專網保護系統(tǒng)專網”體系框架體系框架 右圖為電力通信網匯聚層SDN 的總體架構 在右圖電力通信架構中，采用SDN 構成一個控制/轉發(fā)分離的網絡，各部門很容易在控制器上編程控制網絡的轉發(fā)行為，并實現BAS、防火墻等硬件功能2.3 技術指標分析技術指標分析 虛擬網資源分配和隔離 OpenFlow 網絡能夠為虛擬網絡分配資源，區(qū)分不同的流量，將不同的流量交給不同的虛擬網絡進行處理。其可以將電力通信網絡中，不同部門的業(yè)務流量進